燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿阑A(chǔ)知識

1、 /21燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿涝O(jiān)管工作基礎(chǔ)知識講座根據(jù)特種設(shè)備安全監(jiān)察條例第五章監(jiān)督檢查第五十六條中“特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門的安全監(jiān)察人員應(yīng)當(dāng)熟悉相應(yīng)的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗”的規(guī)定，受國家質(zhì)檢總局的委托，有幸與在座的各位商討監(jiān)管燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿涝ぷ鲀?nèi)容。由于本人水平所限，錯誤在所難免，敬請斧正。第一部分聚乙烯塑料相關(guān)知識一、塑料的組成和分類塑料的主要成分是樹脂，約占塑料總量的40%100%。樹脂的分子量是不固定的，在常溫下呈固態(tài)、半固態(tài)或半流動態(tài)的有機(jī)物質(zhì)，但一般不包括瀝青、樹膠、蠟等。它們在受熱時能軟化或熔融，在外力作用下能流動，一般不溶于水，能溶于有機(jī)溶劑?？煞譃樘烊粯渲秃铣蓸?/p>

2、脂兩大類。在塑料工業(yè)中指用做塑料原料的未加填加配合劑的聚合物、預(yù)聚物的總稱。塑料是以合成的或天然的高分子化合物為基本成分，在其制造或加工過程中的某一階段能流動成型或借原地聚合或固化而定型，其成品狀態(tài)為柔順性或剛性固體，但非彈性體，含有填料、增塑劑、穩(wěn)定劑及其他添加劑等配合物。據(jù)其受熱后性能變化可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。按用途可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。塑料一般具有質(zhì)輕、絕緣、耐腐蝕、耐摩檫、易加工、美觀等特點(diǎn)。1、熱塑性塑料：樹脂為線型或支鏈型大分子鏈的結(jié)構(gòu)。聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(俗稱尼龍)(PA)、聚碳酸酯

3、(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(俗稱有機(jī)玻璃)(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(A/S)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)2、熱固性塑料酚醛樹脂(PF)、環(huán)氧樹脂(EP)、氨基樹脂、醇酸樹脂、烯丙基樹脂、脲甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯(UP)、硅樹脂、聚氨酯(PUR)3、工程塑料廣義：凡可作為工程材料即結(jié)構(gòu)材料的塑料。狹義：具有某些金屬性能，能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能、電性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能的塑料。通用工程塑料：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯醚(PPO)、聚對苯二甲酸丁二

4、醇酯(PBTP)及其改性產(chǎn)品。特種工程塑料(高性能工程塑料)：耐高溫、結(jié)構(gòu)材料。聚砜(PSU)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚酮類、離子交換樹脂、耐熱環(huán)氧樹脂4、功能塑料(特種塑料)具有耐輻射、超導(dǎo)電、導(dǎo)磁和感光等特殊功能的塑料。氟塑料、有機(jī)硅塑料5、結(jié)晶型塑料分子規(guī)整排列且保持其形狀的塑料。PE、PP、PA6、非結(jié)晶型塑料長鏈分子繞成一團(tuán)（對熱塑性塑料）或結(jié)成網(wǎng)狀（對熱固性塑料），且保持其形狀的塑料。PS、PC、ABS二、聚乙烯樹脂合成與概況1933年英國ICI公司首先發(fā)現(xiàn)了聚乙烯，發(fā)展至

5、今聚乙烯已是一個由多種工藝方法生產(chǎn)的、具有多種結(jié)構(gòu)和特性及多種用途的系列品種樹脂，已占世界合成樹脂產(chǎn)量的1/3,居第一位。生產(chǎn)聚乙烯的原料可以從原油、輕油裂解分離中制得。-Ech2-ch23；單郎為乙烯nCH2=CH2豎型-A壓丈1聚乙烯塑料的相對分子質(zhì)量在10000以上，根據(jù)密度的不同分為高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯較軟，多用高壓聚合；高密度聚乙烯較硬，多用低壓聚合。大量使用的常為低密度（高壓）聚乙烯。聚乙烯是當(dāng)今世界用量最多的一種塑料。聚乙烯為蠟狀，有蠟一樣的光滑感，不染色時，低密度聚乙烯透明，而高密度聚乙烯不透明，最大用途是在農(nóng)業(yè)大棚、食品袋等方面。它不怕水，也

6、不怕油，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，且美觀實用。什么是聚乙烯：聚乙烯是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料。它是由重復(fù)的-CH-單元連2接而成的。聚乙烯是通過乙烯（CH=CH）的加成聚合而成的。聚乙烯的性22能取決于它的聚合方式。在中等壓力（15-30大氣壓），有機(jī)化合物催化條件下進(jìn)行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的，且分子鏈很長，分子量高達(dá)幾十萬。如果是在高壓力(100-300MPa)，高溫(190-2100，過氧化物催化條件下自由基聚合，生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化結(jié)構(gòu)的。1聚乙烯的分類：按聚合壓力大小分：高

7、壓、中壓、低壓；按聚合實施方法分：淤漿法、溶液法、氣相法；按產(chǎn)品密度大小分：高密度、中密度、低密度、線性低密度；按產(chǎn)品分子量分：低分子量、普通分子量、超高分子量。2，聚乙烯特性聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70-100C),化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。3，聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。4，聚乙烯的種類LDPE：低密度聚乙烯又稱高壓聚乙烯密度為0.910.925g/cm3,是聚乙烯中最輕的一個品種

8、。分子中支鏈較多、結(jié)晶度較低(60%80%)，優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的電性能和耐化學(xué)藥品性能，在柔軟性、伸長率、耐沖擊性和透明性等方面均比中、低壓聚乙烯好。缺點(diǎn)是易透氣、透濕，機(jī)械強(qiáng)度比中、低壓聚乙烯稍差，主要用作電線、電纜包皮、各種注射品、薄片、薄膜和涂層等方面。LLDPE：線型低密度聚乙烯有一定數(shù)量無規(guī)分布支鏈的較低密度的聚乙烯稱為線型聚乙烯，密度為0.9150.93g/cm3。MDPE:中密度聚乙烯、雙峰樹脂中密度聚乙烯的密度為0.9260.940g/cm3,MDPE為乙烯與少量的a-烯烴如丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯的共聚物，與乙烯共聚的a-烯烴的用量和共聚物的密度相關(guān)。分子的主鏈中平均

9、每1000個碳原子引入20個甲基支鏈或乙基支鏈，便可制得密度為0.930g/cm3的MDPE。HDPE：高密度聚乙烯又稱低壓聚乙烯低壓聚乙烯密度為0.9410.96g/cm3,分子中支鏈較高壓聚乙烯少，接近或略高于中壓聚乙烯，結(jié)晶度達(dá)80%90%，機(jī)械強(qiáng)度和硬度介于中、高壓聚乙烯之間，最高使用溫度為100C，制品可進(jìn)行煮沸消毒；耐寒性好，在-70C仍有柔軟性；耐溶劑性比高壓聚乙烯好，比高壓聚乙烯難透氣和透濕；在高溫下幾乎不被任何溶劑侵蝕，并耐各種強(qiáng)酸(除濃硝酸等氧化性酸外)和強(qiáng)堿的作用；吸濕性很小，有良好的絕緣性能。中壓聚乙烯又稱為高密度聚乙烯中壓聚乙烯密度為0.950.98g/cm3，是各種

10、聚乙烯中最重要的一種。分子中支鏈較少，結(jié)晶度高達(dá)90，耐熱性和機(jī)械性能均優(yōu)于其它聚乙烯，比高壓和低壓聚乙烯難透氣、透濕，還具有優(yōu)良的電性能積化學(xué)穩(wěn)定性。主要用作電絕緣材料、汽車零件、管道、醫(yī)用和日用瓶子、各種工業(yè)用板材和魚網(wǎng)等。UHMWPE:超高分子量聚乙烯分子量為300600萬的線性聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強(qiáng)度非常高，可以用來做防彈衣。機(jī)械強(qiáng)度、抗沖性和耐磨性極佳，加工成型難，一般采用壓縮與活塞擠出成型，主要用作齒輪、軸承、星輪、汽車燃料槽及其它工業(yè)用容器等。（7）改性聚乙烯：CPE、交聯(lián)聚乙烯（PEX）（8）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA

11、、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烴（如辛烯POE、環(huán)烯烴）的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物（EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）5，聚乙烯合成主要方法：液相法（又分為溶液法和淤漿法）和氣相法（物料在反應(yīng)器中的相態(tài)類型）。我國主要采用齊格勒催化劑的淤漿法。條件與過程描述：純度99%以上的乙烯在催化劑四氯化鈦和一氯二乙基鋁存在下，在壓力0.1-0.5MPa和溫度65-75C的汽油中聚合得到HDPE的淤漿。經(jīng)醇解破壞殘余的催化劑、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，經(jīng)干燥、造粒得到產(chǎn)品第二部分燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿老到y(tǒng)簡介一、塑料管材取代傳統(tǒng)管材是不可抗拒的趨勢塑料管材的發(fā)展：在現(xiàn)代

12、化社會中物流業(yè)日趨重要，相對于水運(yùn)、公路、鐵路、航空業(yè)來說，在未來的社會中，管道輸送將占據(jù)第二的位置。對于一個現(xiàn)代化國家，遍布城鄉(xiāng)象人的血管一樣的各種管道網(wǎng)是保障社會正常生產(chǎn)、生活，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)世界各國的歷史經(jīng)驗，在現(xiàn)代化的過程中塑料管的發(fā)展速度都超過同期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，用塑料管代替?zhèn)鹘y(tǒng)管材是歷史發(fā)展不可抗拒的趨勢。即使在已建成密布塑料管網(wǎng)的發(fā)達(dá)國家，塑料管的應(yīng)用量仍然在逐年增長。例如，歐洲塑料管總用量1986年是213.4萬噸，到1998年達(dá)到346.5萬噸，年均增長5.2%超過同期國民經(jīng)濟(jì)增長速度。我國塑料管的市場在過去十年里，平均每年增長20%到2000年已達(dá)年產(chǎn)量708

13、0萬噸，2002年達(dá)130萬噸，2003年達(dá)150萬噸，增速達(dá)15%,其中PVC管占55%,PE管占40%。預(yù)計到2010年以前，塑料管材仍然達(dá)到年增長超過20%的一個歷史性大發(fā)展時期。上世紀(jì)在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。隨著高分子材料科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，塑料管材開發(fā)利用的深化，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，塑料管道詳盡展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人們誤認(rèn)為是金屬管材的“廉價代用品”。在這場革命中，聚乙烯管道倍受青睞，日益發(fā)出奪目的光輝，廣泛用于燃?xì)廨斔?、給水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉、礦山細(xì)顆粒固體輸送，以及油田、化工和郵電通訊等領(lǐng)域，特別在燃?xì)廨斔蜕系玫搅似毡榈膽?yīng)用。國外聚乙烯

14、燃?xì)夤馨l(fā)展簡介第二次世界大戰(zhàn)時期，由于銅與鋼材的短缺，國外開始研究在燃?xì)廨斉涞阮I(lǐng)域使用塑料管。燃?xì)廨斉溆盟芰瞎艿牟牧习磻?yīng)用的起始年代分別為：醋酸-丁酸纖維素（1949年美國），硬聚氯乙烯（1950年原西國），耐沖擊聚氯乙烯（1952年美國），環(huán)氧玻璃鋼（1955年美國），聚乙烯（1956年美國），滌綸（1963年意大利）和尼龍（1969年澳大利亞）。自1956年鋪設(shè)第一條聚乙烯燃?xì)夤艿酪詠?，?0年代，在歐洲和北美，聚乙烯管道在燃?xì)忸I(lǐng)域得到迅速的推廣應(yīng)用。聚乙烯管道在各國燃?xì)夤艿郎系膹V泛應(yīng)用已成為管道領(lǐng)域最為引人注目的成就。這一方面是由于聚乙烯材料制作管道具有非常獨(dú)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，另一方面是

15、由于聚乙烯管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實踐中，已達(dá)到完善的配套系統(tǒng)。時至今日，在燃?xì)忸I(lǐng)域，無論是對于新鋪設(shè)或舊管道的修復(fù)和更新，聚乙烯管都是主要的選擇之一。歐洲的PE燃?xì)夤艿榔占奥蕵O高，如英國、丹麥等國均超過90%，法國1998年新敷設(shè)燃?xì)夤艿缼缀?00%采用聚乙烯管道。早在1988年，在慕尼黑召開的國際煤聯(lián)(IGU)配氣委員會會議，委員們一致認(rèn)為采用聚乙烯(PE)埋地燃?xì)夤艿蕾|(zhì)量可靠，運(yùn)行安全，維護(hù)簡便，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。這種共識顯然是五十年來聚乙烯管道與其它管道反復(fù)比較、競爭后達(dá)成的。應(yīng)該指出，這不僅應(yīng)歸功于PE管的優(yōu)良的綜合性能，而且緣于P

16、E管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實踐中，不斷取得革命性的進(jìn)步。如對PE管道性能影響最大的因素之一的原料，隨著聚合工藝的改進(jìn)，八十年代水平PE管材原料與七十年代水平相比較，已取得極大的進(jìn)步。經(jīng)過近半個世紀(jì)的不斷發(fā)展，時至今日，聚乙烯管道已成為最成熟的塑料管道品種之一。自六十年代初，探索聚乙烯管道用于燃?xì)廨斔鸵詠恚瑖@聚乙烯管道系統(tǒng)的各個方面的研究和開發(fā)工作就一直未間斷，且異?；钴S。世界上很多國家聚乙烯樹脂制造商、管材制造商、管件及管路附件制造商、管材擠出設(shè)備制造商、管道的施工和使用單位(如燃?xì)夤竞妥詠硭?、施工機(jī)具的制造商、產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)

17、、有關(guān)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)均以極大的熱情投入到這項工作中來。研究開發(fā)的廣度、深度及速度，是其他類塑料管道所難與比擬的。聚乙烯管道系統(tǒng)的高度成熟突出表現(xiàn)在：聚乙烯管材級原料不斷發(fā)展，八十年代末第三代聚乙烯管材樹脂(PE100)出現(xiàn)，使大口徑管的使用也具有了優(yōu)勢。（2）嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的管道設(shè)計理念。對聚乙烯管材料長期使用性能的評價形成了系統(tǒng)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)評價方法，從而在設(shè)計上保證了長期使用性能及使用的安全性。（3）高度成熟的制造設(shè)備和擠出工藝。（4）與管材同步發(fā)展，多品種配套的管件。（5）管道連接、施工和維護(hù)的成熟技術(shù)與設(shè)備。（6）豐富的研究成果、大量成功的工程實踐和系統(tǒng)完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。從原料到工程施工，從產(chǎn)品

18、要求到質(zhì)量的控制方法，聚乙烯管道系統(tǒng)均具有完備的ISO標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高水平和系統(tǒng)化，標(biāo)志了聚乙烯管道發(fā)展的高度成熟。國內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤馨l(fā)展簡介我國是從上世紀(jì)80年代初期開始聚乙烯燃?xì)夤艿难芯抗ぷ?最早使用聚乙烯管輸送城鎮(zhèn)燃?xì)馐?982年在上海。為使聚乙烯燃?xì)夤苎芯抗ぷ魇艿街匾暡㈨樌M(jìn)行，國家科委1987年把“聚乙烯燃?xì)夤軐Ｓ昧涎兄坪图庸?yīng)用技術(shù)開發(fā)”列為國家“七五”科技攻關(guān)項目，從專用原料一管材、管件加工一工程應(yīng)用一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定進(jìn)行系統(tǒng)研究，取得豐碩成果。1995年，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部分別頒發(fā)了PE燃?xì)夤懿?、管件的國家?biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)的行業(yè)規(guī)程。目前，PE燃?xì)夤苷趪鴥?nèi)迅速推廣使用。在PE燃

19、氣管推動下，國內(nèi)已基本掌握PE工程管道的生產(chǎn)與使用技術(shù)，引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國際一流生產(chǎn)線，形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。這對聚乙烯燃?xì)夤艿陌l(fā)展奠定了堅實有力的基礎(chǔ)。1999年國內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤懿漠a(chǎn)量已近1萬噸，并以20%的年增長率向前發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后人類將迎來能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的第三次大調(diào)整。從煤到石油，到2010年前后世界能源消耗第一大戶將是天然氣，將從石油為主轉(zhuǎn)向天然氣為主。天然氣是種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源和化工原料。從1930年世界天然氣工業(yè)開始起步到現(xiàn)在天然氣在世界能源中逐步進(jìn)入鼎盛期，天然氣取代石油步伐加快。1999年世界天然氣消費(fèi)量達(dá)2.29X1012立方米，預(yù)計到2010年將達(dá)到4X101

20、2立方米水平，屆時將以壓倒石油和煤炭的優(yōu)勢成為“首席能源”。根據(jù)歐、美、日等國對各種塑料管材性能分析結(jié)果，適用于燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的塑料管材以聚乙烯（PE）管材最好，價格最低。發(fā)達(dá)國家八十年代開始相繼使用PE燃?xì)夤?，荷蘭是最早使用的國家，90%是PE燃?xì)夤埽鴱?997年埋設(shè)的干、支管中80%是PE燃?xì)夤埽绹?983年埋設(shè)的燃?xì)夤苤?8.6%為PE管，而中國在1998年國內(nèi)燃?xì)夤茕佋O(shè)中20%使用PE管，數(shù)量僅為3000噸。在21世紀(jì)中國的能源需求極大，中國的能源結(jié)構(gòu)也已經(jīng)轉(zhuǎn)變，已經(jīng)把天然氣的使用放在首要位置上。按照國家發(fā)展計劃，在21世紀(jì)前20年中國將要開工建設(shè)四大天然氣管網(wǎng)：第一條是把新疆、青

21、海、陜西的天然氣輸送到上海，沿途經(jīng)過13個省市的所謂“西氣東輸”工程，已于2003年送到上海，干線工程竣工,僅干線工程消耗鋼鐵172萬噸；第二條將要建設(shè)的天然氣管網(wǎng)工程將是“川氣東輸”工程，將四川豐富的天然氣輸送到湖北、湖南等??；第三條將是實施從廣東沿海進(jìn)口天然氣建設(shè)以珠江三角洲為中心的南方天然氣輸氣管網(wǎng)；第四條將要啟動從俄羅斯進(jìn)口天然氣供應(yīng)東北地區(qū)的輸氣管網(wǎng)此外，還有一些地方政府啟動的輸氣管道工程。根據(jù)國際上成熟的和公認(rèn)的經(jīng)驗，長期輸送天然氣的高壓主干線目前還是使用大直徑、高強(qiáng)度的涂塑鋼管。但天然氣輸送到各個城市、地區(qū)后就要鋪設(shè)分送到用戶的中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)，此時就是需要使用聚乙烯管。拿西氣東輸工

22、程來說，主干線鋼管使用量是172萬噸，那未鋪設(shè)到各個城市的PE燃?xì)夤芫托枰?00萬噸PE管材（按8：1和1：10換算）?？梢钥隙ǖ氖沁M(jìn)入21世紀(jì)后我國各地將要出現(xiàn)鋪設(shè)PE燃?xì)夤艿母叱?，特別是鋪設(shè)小口徑鋼管地區(qū)更應(yīng)該淘汰鋼管，使用PE燃?xì)夤?。至于各個城市里的煤氣公司它所鋪設(shè)的中壓管網(wǎng)也應(yīng)早日淘汰鋼管使用PE燃?xì)夤堋６?、聚乙烯燃?xì)夤茉咸匦约捌浒l(fā)展聚乙烯管習(xí)慣上按照密度分為低密度及線型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管（密度為0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙烯（MDPE）管（密度為0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙烯（HDPE）管（密度為0.940-0.965g/c

23、m3）。由于材料的不斷進(jìn)步，根據(jù)發(fā)展階段和性能的不同，產(chǎn)生了材料的等級分化，密度不能反映聚乙烯作為管材的本質(zhì)性能，因此目前國際上根據(jù)聚乙烯管的長期靜液壓強(qiáng)度（MRS）對管材及其原料進(jìn)行分類和命名。長期靜液壓強(qiáng)度是指連續(xù)施加在該聚乙烯樹脂制管管壁上50年時引起管材破壞時所計算的在管壁上的環(huán)向張應(yīng)力，該值是管材結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。聚乙烯管的工程設(shè)計概念與金屬管不同，對于金屬管的設(shè)計，廣泛的使用環(huán)境溫度下的屈服強(qiáng)度系數(shù)。而聚乙烯管與金屬管不同，它受持續(xù)應(yīng)力及溫度變化的影響，因此聚乙烯管的設(shè)計應(yīng)力應(yīng)根據(jù)長期強(qiáng)度來決定，即通過繪制恒溫下應(yīng)力與破壞時間的曲線來確定。根據(jù)聚乙烯管的長期靜液壓強(qiáng)度（MRS），國際

24、上將聚乙烯管材料分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個等級。目前國際上使用量最大的管材樹脂的MRS值為8.0MPa（PE80級），而MRS值為10MPa（PE100級）的管材樹脂的已開發(fā)成功，這種樹脂采用雙峰分布、己烯共聚技術(shù)，在提高長期靜液壓強(qiáng)度的同時，也提高了耐慢速裂紋增長和耐快速開裂擴(kuò)展性能，并具有良好的加工性，為提高管網(wǎng)輸送壓力、增大管道口徑、擴(kuò)大管道應(yīng)用范圍創(chuàng)造了條件。目前PE100的管材使用量，特別是在大口徑管材上的用量，正在迅速上升。表1列出了目前歐洲PE100級聚乙烯燃?xì)夤艿缹嶋H使用壓力。(表1.歐洲PE100級聚乙烯燃?xì)夤艿缹嶋H使用壓力國家英國比利時法國荷

25、蘭西班牙尺寸比(SDR)1117.617.61111使用壓力(MPa)0.70.50.40.80.7目前,國外正在嘗試將SDR11的聚乙烯燃?xì)夤艿氖褂脡毫μ岣叩?.0Mpa。三、聚乙烯燃?xì)夤懿牡奶攸c(diǎn)聚乙烯燃?xì)夤艿谰哂性S多卓越的特性，如耐低溫，韌性好，剛?cè)嵯酀?jì)。因而在一些特殊用途中更是大顯身手，因為在這些領(lǐng)域中，傳統(tǒng)材料管子，不是不適用，就是費(fèi)用大，而且還不能保證管道的安全使用。如鋼管、鑄鐵管最大的問題是在使用期內(nèi)，普遍發(fā)生的腐蝕和接頭泄漏。聚乙烯管則具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，圓滿地解決了傳統(tǒng)管道的腐蝕和接頭泄漏兩大難題。如作為室外線路管敷設(shè)在腐蝕性的土壤中，地震地區(qū)、山地和沼澤地區(qū)；作為承插管插入舊管道

26、中修復(fù)、更新舊管道。由于與眾不同的施工特點(diǎn)，往往為用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如美國資料報導(dǎo)，聚乙烯管安裝費(fèi)用低于鋼管道安裝費(fèi)用50%，而穿插法又比聚乙烯管直接埋地法節(jié)約30%-40%。聚乙烯管的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：耐腐蝕。聚乙烯為惰性材料，除少數(shù)強(qiáng)氧化劑外，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。無電化學(xué)腐蝕，不需要防腐層。不泄漏。聚乙烯管道主要采用熔接連接(熱熔連接或電熔連接)，本質(zhì)上保證接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性，實現(xiàn)了接頭與管材的一體化試驗證實，其接口的抗拉強(qiáng)度及爆破強(qiáng)度均高于管材本體，可有效地抵抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力及軸向的拉伸應(yīng)力。因此與橡膠圈類接頭或其他機(jī)械接頭相比，不存在因接頭扭曲造成泄漏的危險

27、。高韌性。聚乙烯管是一種高韌性的管材，其斷裂伸長率一般超過500%，對管基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強(qiáng)。也是一種抗震性能優(yōu)良的管道。在1995年日本的神戶地震中，聚乙烯燃?xì)夤芎凸┧苁俏ㄒ恍颐獾墓艿老到y(tǒng)。正因為如此，日本震后大力推廣PE管在燃?xì)忸I(lǐng)域的使用。聚乙烯管具有優(yōu)良的撓性。聚乙烯的撓性是一個重要的性質(zhì)，它極大地增強(qiáng)了該材料對于管線工程的價值。聚乙烯的撓性使聚乙烯管可以進(jìn)行盤卷，并以較長的長度供應(yīng)，不需要各種連接管件。用于不開槽施工，聚乙烯管道的走向容易依照施工方法的要求進(jìn)行改變；聚乙烯材料的撓性，使其可在施工前改變管材的形狀，插入舊管后恢復(fù)原來的大小和尺寸。聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力

28、。采用不開槽施工技術(shù)，無論是鋪設(shè)新管或舊管道的修復(fù)或更新，刮痕是無法避免的。刮痕造成材料的應(yīng)力集中，引發(fā)管道的破壞。管材抵抗刮痕的能力，與管材的慢速裂紋增長(SCG)行為關(guān)系密切，研究證明，PE80等級的聚乙烯管具有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100聚乙烯管材料則具有更加出色的抵抗刮痕能力。良好的快速裂紋傳遞抵抗能力。管道的快速開裂是指在管道偶然發(fā)生開裂時，裂紋以幾百米/秒的速度迅速增長，瞬間造成幾十米甚至上千米管道破壞的大事故?？焖匍_裂是一種偶發(fā)事故，但其后果是災(zāi)難性的。早在上世紀(jì)五十年代，美國輸氣鋼管曾發(fā)生幾起快速開裂事故。聚氯乙烯氣管和水管均曾發(fā)生過快速開裂事故。實際使用中尚

29、未發(fā)現(xiàn)聚乙烯燃?xì)夤艿目焖匍_裂。因而近10年來，國際上對塑料管道，特別聚乙烯燃?xì)夤艿目焖倭鸭y傳遞進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作。結(jié)果表明，在常用的塑料管材中，聚乙烯抵抗裂紋快速傳遞的能力名列前茅。溫度越低，管徑和壁厚越大，工作壓力越高，塑料管道快速開裂的危險性越大。因此，聚乙烯管道，特別是PE100管更適宜做大口徑管。目前，國外的聚乙烯燃?xì)夤懿臉?biāo)準(zhǔn)（IS04437T997和EN1555）已將耐快速開裂擴(kuò)展（RCP）列入標(biāo)準(zhǔn)之中。聚乙烯管道使用壽命長，可達(dá)50年以上，這是國外根據(jù)聚乙烯管材環(huán)向抗拉強(qiáng)度的長期靜水壓設(shè)計基礎(chǔ)值（HDB）確定的，已被國際標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)。此外，聚乙烯管道重量輕也是一重要因素。第三

30、部分燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿涝圃爝^程中應(yīng)注意的問題一、聚乙烯管材、管件的生產(chǎn)及種類1、聚乙烯管材的生產(chǎn)及型號規(guī)格聚乙烯管材的生產(chǎn)在擠出生產(chǎn)線上進(jìn)行，目前國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家都選用進(jìn)口生產(chǎn)線，或國內(nèi)廠家在吸收國外技術(shù)基礎(chǔ)上的生產(chǎn)線，這些設(shè)備基本上實現(xiàn)了全自動控制，能夠自動上料、自動計量進(jìn)料、自動切割和卷曲，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高。聚乙烯燃?xì)夤懿膰鴺?biāo)目前分為SDR11和SDR17.6兩個系列，管材的顏色有兩種，一種為黃色管，一種是黑管加黃條規(guī)格從32mm630mm；目前國內(nèi)已應(yīng)用的最大規(guī)格到巾400mm。最新發(fā)布的ISO標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)和GB15558.1-2003已將管材的公稱外徑擴(kuò)大到6

31、30mm。2、聚乙烯管件的品種聚乙烯管件根據(jù)施工方法、用途的不同，可分為電熔管件和熱熔管件。根據(jù)生產(chǎn)方式的不同，可分為注塑管件和焊制管件兩大類。大部分管件都可以采用注塑模具一次成型，但對于一些壁厚、體積、重量都較大的管件，可采用管材焊制加工的方法制造。采用焊制方法生產(chǎn)的管件一般有三通、四通和彎頭，公稱尺寸范圍隨著管材擴(kuò)大；采用注塑方法生產(chǎn)的熱熔管件有法蘭、變徑、彎頭、等徑三通、異徑三通和端帽；電熔管件也是采用注塑方法生產(chǎn)的，其種類有電熔套筒、電熔變徑、電熔彎頭、電熔三通、電熔鞍型三通、電熔鞍型分支和端帽等。二、聚乙烯管材的性能指標(biāo)及檢測燃?xì)夤艿雷鳛槌鞘械哪茉摧斔拖到y(tǒng)一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，會直接影響

32、到居民的正常生活。再者，由于燃?xì)獾目扇夹?、易爆性，如果發(fā)生燃?xì)庑孤?，極易發(fā)生爆炸事故。聚乙烯管材取代鋼管、鑄鐵管，作為城市燃?xì)廨斉涔芫€，同樣要求其安全性。要保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，就必須具有完善的檢測手段。而且產(chǎn)品的質(zhì)量控制從原料進(jìn)廠檢驗開始貫穿于整個生產(chǎn)過程，直至產(chǎn)品最終出廠。質(zhì)量控制主要從以下幾個方面進(jìn)行：1原料的質(zhì)量控制原料是生產(chǎn)聚乙烯管材、管件的根本，原料的選擇直接影響管道產(chǎn)品的質(zhì)量。沒有好的原料，后續(xù)工作再合理，生產(chǎn)技術(shù)再先進(jìn)，也生產(chǎn)不出合格的產(chǎn)品。因此原料的選擇及質(zhì)量控制十分重要。原料在生產(chǎn)前必須按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗，合格以后方可用于生產(chǎn)。原料只能是MDPE（中密度聚乙烯），只能是

33、PE80HE和PE100,目前國內(nèi)產(chǎn)品還不能達(dá)到要求，只能使用表1所列進(jìn)口產(chǎn)品。表1符合標(biāo)準(zhǔn)的聚乙烯燃?xì)夤苓M(jìn)口專用料牌號及廠家表；材料牌號顏色生產(chǎn)廠家TR418黑色、黃色菲利浦（新加坡、比利時3802B黑色菲納（比利時）3802Y黑色菲納（比利時）PC002黑色BP（英國）ME2421黃色北歐化工（奧地利）ME2480黑色北歐化工（奧地利）P200BL黑色三星（韓國）原材料性能是制品性能的首要保證。原材料的長期強(qiáng)度高，可以保證燃?xì)夤艿雷銐蜷L的使用壽命期間承受足夠高的壓力。原材料耐慢速開裂能力可以保證熱熔焊接接頭的牢固。而防止裂紋的快速開裂能力是可以保證燃?xì)夤艿琅既婚_裂不會造成災(zāi)難事故。2生產(chǎn)過

34、程的工藝控制生產(chǎn)過程的工藝控制非常重要，在生產(chǎn)時要注意對工藝參數(shù)的設(shè)置及對物料熔體溫度、熔體壓力的監(jiān)控。因為如果生產(chǎn)過程出現(xiàn)剪切過度，會導(dǎo)致熔體溫度的升高，過度的剪切會使材料性能劣化，而這種劣化采用常規(guī)的檢測是很難發(fā)現(xiàn)的。目前國內(nèi)一些引進(jìn)的生產(chǎn)線已帶有微機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)，出現(xiàn)問題會及時發(fā)出警報。對于管材的外觀尺寸，一些先進(jìn)的生產(chǎn)線帶有在線測量儀，管材的外形尺寸，可在屏幕上直接顯示，如與主機(jī)相連，可實現(xiàn)自動調(diào)整模具，自動控制壁厚和外徑。3產(chǎn)品的出廠檢驗產(chǎn)品的檢驗包括外觀、尺寸及物理性能，產(chǎn)品的外觀主要檢查是否有影響管材性能的溝槽、劃傷、凹陷和雜質(zhì)等；尺寸需測量外徑、壁厚和長度，測量值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的

35、允許偏差范圍內(nèi)。外觀尺寸檢測合格的管材在按照抽樣規(guī)則取樣，進(jìn)行物理性能的測試。測試的項目有短期靜液壓強(qiáng)度（80C,165小時）、斷裂伸長率、熱穩(wěn)定性（氧化誘導(dǎo)時間）和熔體質(zhì)量流動速率。以上性能試驗與外觀、尺寸等一起作為每批產(chǎn)品的出廠檢驗項目。三、在埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿涝圃旆矫鎺讉€特別注意的問題1、對燃?xì)夤艿涝镁垡蚁┗炫淞系恼J(rèn)識燃?xì)夤艿涝镁垡蚁┻x用混配料，由樹脂廠直接出品，包含必要的穩(wěn)定體系和顏料，有明確的材料等做如PE80,PE100，聚烯烴是非吸水性材料，通常水分含量相當(dāng)?shù)?，可以滿足擠出的需要。當(dāng)加入含吸濕性顏料，如炭黑時，由于其呈微孔態(tài)，且表面積非常之大，對濕度敏感，吸水量增大。

36、通常對燃?xì)庥肞E混配料應(yīng)干燥處理，否則水分不僅導(dǎo)致管材內(nèi)外表面粗糙，而且可能導(dǎo)致熔體出現(xiàn)氣泡。干燥可采用熱風(fēng)干燥或除濕干燥。干燥時間可根據(jù)具體情況調(diào)整，原則是干燥后的水分含量應(yīng)控制在300mg/kg以下。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境濕度$70%時，必須使干燥過程（包括二次干燥）的原料處于封閉狀態(tài)以防暴露在濕度過高的空氣中再度吸濕。冬季室內(nèi)外溫差大，原材料由室外移至室內(nèi)，或從室溫低的倉庫移至操作車間，即驟冷驟熱時，應(yīng)對原料進(jìn)行干燥以防止水汽凝結(jié)。2、對擠出工藝過程各個區(qū)間溫度的把握擠出過程：I機(jī)筒1物料f進(jìn)入螺旋桿f擠出f機(jī)頭f口模f冷卻f定型f牽引f噴碼f定長切割擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體、流動的

37、必要條件，它對擠出成型過程中物料塑化和物品的質(zhì)量和產(chǎn)量都有十分重要，擠出機(jī)中用于熔融的能源基本有兩種，一種也是最重要的一種是螺桿供給的機(jī)械能，這種能通過粘滯熱生成過程轉(zhuǎn)化為熱能。第二種能源是機(jī)筒外加熱器供給的熱能在多數(shù)擠出機(jī)中約有80%-90%或以上的能源由螺桿供給。通常擠出機(jī)的溫度控制由機(jī)身的加料段到擠出段逐漸升高。物料到機(jī)頭的溫度一般都控制在流動溫度和分解溫度之間，口模溫度比機(jī)頭溫度略高。溫度過低，塑化不好；溫度過高，聚合物降解。各段工藝溫度通?？紤]以下幾個方面：聚合物本身性能，如熔點(diǎn)、分子量大小和分布、熔融指數(shù)等；設(shè)備的性能，有的設(shè)備進(jìn)料段的溫度對主機(jī)電流影響很大；通過觀察管模頭擠出的管

38、坯表面是否光滑，有無氣泡的現(xiàn)象來判斷，溫度的設(shè)立是否合理。3、牽引速度與冷卻牽引速度直接影響產(chǎn)品壁厚、尺寸、公差、性能及外觀。牽引速度必須穩(wěn)定，且牽引速度與管材料擠出速度相匹配。牽引速度與擠出線速度的比值反映出制品可能發(fā)生的取向程度，該比值稱為拉伸比，其數(shù)值必須等于或大于1。牽引速度增加、冷卻定型的溫度條件不變時，牽引速度快，則制品在定徑套、冷卻水槽中停留的時間也就比較短，經(jīng)過冷卻定型后的制品內(nèi)部還會殘余較多熱量，這些熱量會使制品在牽引過程中已經(jīng)形成的取向結(jié)構(gòu)發(fā)生解取向，從而引起制品取向程度降低。牽引速度越快，管材壁越薄，冷卻后的制品其長度方面的收縮率也越大。牽引速度越慢，管材壁越厚，越容易導(dǎo)致口模與定徑套之間積料，破壞正常擠出生產(chǎn)。所以在管材擠出成型中擠出速度與牽引速度必須很好地控制。另外，對冷卻水流量的調(diào)節(jié)也很重要，如冷卻水流量過大，管子表面就會粗糙，產(chǎn)生斑點(diǎn)凹坑；如果過小管子表面就會產(chǎn)生亮斑；如果分布不均，管子就會產(chǎn)生橢圓度。PE管材一般下線后24小時，即可依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有關(guān)性能測試。4、對設(shè)備機(jī)具的管理要求